25.1: Kondansatörler ve Kapasitans

İki elektrik iletkeninin birbirinden uzakta bulunduğu ve elektrik yüklerini depolamak için kullanılan bir cihaz kondansatör olarak adlandırılır. İletkenler arasındaki boşluk bir vakum veya izolasyon malzemesi olan bir dielektrik olabilir. Kondansatörler, radyo alımındaki statik filtrelemesinden kalp defibrilatörlerinde enerji depolamaya kadar birçok uygulamaya sahiptir.

İletkenler iki eşit paralel plakadan oluştuğunda, buna paralel plakalı bir kondansatör denir. Başlangıçta şarj edilmemiş bir kondansatöre batarya uçları bağlandığında, batarya potansiyelinden pozitif plakaya doğru büyüklüğü Q olan bir yük taşınır ve negatif plakaya gider. Kondansatör genel olarak nötr kalır, ancak ters yükler olan +Q ve −Q plakalarda bulunur. Paralel plakalar arasındaki elektrik alanın büyüklüğü, bir plakadaki yüzey yük yoğunluğuna doğru orantılıdır. Yüzey yük yoğunluğu, birim yüzey alanına düşen yük olduğundan, elektrik alanın büyüklüğü yüke doğru orantılıdır.

Bir kondansatörün kapasitansı, kondansatörde depolanabilen maksimum yükün, plakaları arasına uygulanan gerilime oranı olarak tanımlanır. Kapasitansın SI birimi farad (F) 'dır ve Michael Faraday'ın adıyla anılır. Kapasitans yük başına birim gerilme olduğundan, bir farad bir kulomb bir volttur.

Paralel plakalı bir kondansatör için plaka alanının artması, depolanabilen yük miktarını artırır ve böylece daha büyük bir plaka alanı için kapasitansı artırır. Benzer şekilde, plakalar birbirine ne kadar yakınsa, üzerlerindeki aksi yüklerin çekimi o kadar büyük olur. Bu nedenle, plakalar arasındaki mesafe daha küçük olduğunda kapasitans daha büyüktür.

Gündüzleri şarj olan ve geceleri parlayan bir güneş ışığı düşünün. Burada kondansatör elektrik yüklerini depolar.

En basit kondansatör, bir vakumla ayrılmış iki paralel iletken plakadan oluşur.

Bir pile bağlandığında, negatif kutuptan gelen elektronlar, ona bağlı kapasitör plakası üzerinde birikerek negatif bir yük geliştirirken, diğer plaka pozitif yüklü hale gelir.

Elektrik alanının ürününe ve plakalar arasındaki mesafeye eşit olan bir potansiyel farkı, akü voltajına ulaşana kadar plakalar boyunca üretilir. Elektrik alanı, paralel plakaların yükü ve yüzey alanı ile orantılıdır.

Yüklü kapasitörler bir yüke bağlandığında boşalır ve elektronlar, potansiyel sıfıra ulaşana kadar ters yönde akar.

Belirli bir potansiyel farkı oluşturmak için bir kapasitörde depolanan yük miktarı, farad birimlerinde ölçülen kapasitanstır.

Paralel plakalı bir kondansatörün kapasitansı, plaka alanı ile doğru orantılıdır ve plakalar arasındaki mesafe ile ters orantılıdır.